İndüksiyon Isıtıcı Devresi Nasıl Tasarlanır

Makalede, indüksiyonlu ocak olarak da kullanılabilen kendi ev yapımı temel indüksiyonlu ısıtıcı devrenizi tasarlamayla ilgili adım adım öğretici açıklanmaktadır.

Temel İndüksiyon Isıtıcı Konsepti

Çevrimiçi olarak birçok DIY indüksiyonlu ısıtıcı devresine rastlamış olabilirsiniz, ancak kimse mükemmel ve başarılı bir indüksiyonlu ısıtıcı tasarımının uygulanmasının arkasındaki önemli sırrı ele almamış gibi görünüyor. Bu sırrı bilmeden önce, bir indüksiyon ısıtıcısının temel çalışma konseptini bilmek önemli olacaktır.

Bir endüksiyon ısıtıcısı aslında son derece 'verimsiz' bir elektrik transformatörü şeklidir ve bu verimsizlik, temel avantajlı özelliği haline gelir.

Bir elektrik transformatöründe çekirdeğin indüklenen frekansla uyumlu olması gerektiğini biliyoruz ve bir transformatörde frekans ile çekirdek malzemesi arasında bir uyumsuzluk olduğunda, ısı oluşumuyla sonuçlanır.

Esasen bir demir çekirdekli transformatör 50 ila 100 Hz civarında daha düşük bir frekans aralığı gerektirecektir ve bu frekans arttıkça çekirdek orantılı olarak ısınma eğilimi gösterebilir. Bu, frekansın çok daha yüksek bir seviyeye yükseltilmesi durumunda 100 kHz'in üzerinde olabileceği, çekirdek içinde aşırı ısı oluşumuna neden olacağı anlamına gelir.

Evet, ocağın çekirdek gibi davrandığı ve bu nedenle demir malzemeden yapıldığı bir indüksiyonlu ısıtma sisteminde tam olarak bu olur. Ve endüksiyon bobini yüksek bir frekansa tabi tutulur, bu birlikte kapta orantılı olarak yoğun miktarda ısı oluşumuna neden olur. Frekans önemli ölçüde yüksek seviyede optimize edildiğinden, metal üzerinde mümkün olan maksimum ısıyı sağlar.

Şimdi başarılı ve teknik olarak doğru bir İndüksiyon ısıtıcı devresi tasarlamak için gerekli olabilecek önemli hususları öğrenelim. Aşağıdaki detaylar bunu açıklayacaktır:

Neye ihtiyacın olacak

Herhangi bir indüksiyonlu tencere yapmak için gerekli olan iki temel şey şunlardır:

1) Çift telli bir bobin.

2) Ayarlanabilir bir frekans üreteci devresi

Bu web sitesinde daha önce birkaç indüksiyon ısıtıcı devresinden bahsetmiştim, bunları aşağıda okuyabilirsiniz:

Solar İndüksiyon Isıtıcı Devresi

IGBT Kullanan İndüksiyon Isıtıcı Devresi

Basit İndüksiyon Isıtıcı Devresi - Sıcak Tabak Ocak Devresi

Okul Projesi için Küçük İndüksiyon Isıtıcı Devresi

Yukarıdaki bağlantıların tümü, yukarıdaki iki ortak noktaya sahiptir, yani bir çalışma bobinine ve bir sürücü osilatör aşamasına sahiptirler.

Çalışma Bobinini Tasarlama

İndüksiyonlu bir pişirme kabı tasarlamak için, çalışma bobininin doğası gereği düz olması gerekir, bu nedenle aşağıda gösterildiği gibi konfigürasyonuyla iki telli tipte olmalıdır:

Yukarıda gösterilen çift telli bobin tipi tasarım, ev yapımı indüksiyon pişirme kaplarınızı yapmak için etkili bir şekilde uygulanabilir.

Bobinde optimum yanıt ve düşük ısı üretimi için, çift telli bobinin telinin tek bir katı tel yerine birçok ince bakır tel kullanılarak yapıldığından emin olun.

Bu nedenle, bu, pişirme kabının çalışma bobini haline gelir, şimdi bu bobinin uçlarının, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, eşleşen bir kapasitör ve uyumlu bir frekans sürücü ağı ile entegre edilmesi gerekir:

H-Bridge Serisi Rezonans Sürücü Devresinin Tasarlanması

Şimdiye kadar, basit bir indüksiyonlu tencere veya indüksiyonlu bir ocak tasarımının nasıl yapılandırılacağına ilişkin bilgiler sizi aydınlatmış olmalıydı, ancak tasarımın en kritik kısmı, bobin kapasitör ağını (tank devresi) en uygun aralığa nasıl getireceğidir. devre en verimli seviyede çalışır.

Bobin / kapasitör tankı devresinin (LC devresi) kendi rezonans seviyesinde çalışmasını sağlamak, bobinin endüktansının ve kapasitörün kapasitansının mükemmel bir şekilde eşleştirilmesini gerektirir.

Bu, yalnızca her iki muadilinin reaktansı aynı olduğunda, yani bobinin (indüktör) ve kapasitörün reaktansı yaklaşık olarak aynı olduğunda gerçekleşebilir.

Bu düzeltildikten sonra, tank devresinin doğal frekansında çalışmasını ve LC ağının rezonans noktasına ulaşmasını bekleyebilirsiniz. Buna mükemmel ayarlanmış bir LC devresi denir.

Bu, temel indüksiyonlu ısıtıcı devre tasarım prosedürlerini tamamlar

Bir LC devresinin rezonansının ne olduğunu merak ediyor olabilirsiniz. Belirli bir indüksiyonlu ısıtıcı tasarımını tamamlamak için bu nasıl hızlı bir şekilde hesaplanabilir? Bunu aşağıdaki bölümlerde kapsamlı bir şekilde tartışacağız.

Yukarıdaki paragraflar, evde düşük maliyetli ancak etkili bir indüksiyonlu ocak geliştirmenin arkasındaki temel sırları açıkladı, aşağıdaki açıklamalarda bunun, ayarlanmış LC devresinin rezonansı ve doğru boyutu gibi önemli parametrelerini özel olarak hesaplayarak nasıl uygulanabileceğini göreceğiz. Optimum akım işleme kapasitesi sağlamak için bobin teli.

İndüksiyon Isıtıcı LC Devresinde Rezonans Nedir

Ayarlanmış bir LC devresindeki kapasitör anlık olarak şarj edildiğinde, kapasitör biriken yükü bobin üzerinden boşaltmaya ve boşaltmaya çalışır, bobin yükü kabul eder ve yükü manyetik alan formunda depolar. Ancak bu süreçte kapasitör boşalır boşalmaz, bobin manyetik alan biçiminde neredeyse eşdeğer miktarda yük geliştirir ve şimdi bunu ters polaritede olmasına rağmen kapasitörün içine geri zorlamaya çalışır.

Görünüm inceliği:

Wikipedia

Kondansatör tekrar şarj olmaya zorlanır, ancak bu sefer ters yönde ve tam olarak şarj olur olmaz, yine bobin boyunca kendini boşaltmaya çalışır ve bu, bir şarj şeklinde ileri geri bir yük paylaşımı ile sonuçlanır. LC ağı boyunca salınan akım.

Bu salınımlı akımın frekansı, ayarlanmış LC devresinin rezonans frekansı haline gelir.

Bununla birlikte, doğal kayıplar nedeniyle, yukarıdaki salınımlar zamanla ve frekansla nihayetinde ortadan kalkar, şarjın tümü bir süre sonra sona erer.

Ancak frekansın, aynı rezonans seviyesinde ayarlanmış harici bir frekans girişi boyunca devam etmesine izin verilirse, bu, LC devresi boyunca kalıcı bir rezonans etkisinin indüklenmesini sağlayabilir.

Rezonans frekansında, LC devresi boyunca salınan voltajın genliğinin maksimum seviyede olmasını bekleyebiliriz, bu da en verimli indüksiyonla sonuçlanır.

Bu nedenle, indüksiyonlu ısıtıcı tasarımı için bir LC ağı içinde mükemmel bir rezonans uygulamak için aşağıdaki önemli parametreleri sağlamamız gerektiğini ima edebiliriz:

1) Ayarlanmış bir LC devresi

2) Ve LC devre rezonansını sürdürmek için eşleşen bir frekans.

Bu, aşağıdaki basit formül kullanılarak hesaplanabilir:

F = 1 ÷ 2π x √LC

L'nin Henry'de ve C'nin Farad'da olduğu yer

Bobin LC tankının rezonansını formülle hesaplamanın zorluklarından geçmek istemiyorsanız, çok daha basit bir seçenek aşağıdaki yazılımı kullanmak olabilir:

LC Rezonant Frekans Hesaplayıcı

Veya bunu da inşa edebilirsiniz Izgara daldırma ölçer rezonans frekansını belirlemek ve ayarlamak için.

Rezonans frekansı belirlendikten sonra, Rt ve Ct zamanlama bileşenlerini uygun şekilde seçerek bu rezonans frekansı ile tam köprü IC'yi ayarlamanın zamanı gelmiştir. Bu, pratik ölçümler yoluyla veya aşağıdaki formülle bazı deneme yanılma yoluyla yapılabilir:

Rt / Ct değerlerini hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılabilir:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct burada Rt Ohm cinsinden ve Ct Faradlarda.

Seri Rezonansını Kullanma

Bu yazıda tartışılan indüksiyonlu ısıtıcı konsepti, bir seri rezonans devresi kullanır.

Bir seri rezonant LC devresi kullanıldığında, aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi seri olarak bağlanmış bir indüktör bir (L) ve bir kapasitör (C) var.

Toplam voltaj V LC serisi boyunca uygulanan, indüktör L boyunca voltajın ve kapasitör C'deki voltajın toplamı olacaktır. Sistemden akan akım, L ve C bileşenlerinden geçen akıma eşit olacaktır.

V = VL + VC

I = IL = IC

Uygulanan voltajın frekansı, indüktör ve kapasitörün reaktanslarını etkiler. Frekans minimum bir değerden daha yüksek bir değere yükseldikçe, indüktörün endüktif reaktansı XL orantılı olarak artacak, ancak kapasitif reaktans olan XC azalacaktır.

Bununla birlikte, frekans artırılırken, endüktif reaktansın büyüklükleri ve kapasitif reaktans tam olarak eşit olduğunda belirli bir durum veya eşik olacaktır. Bu örnek, LC serisinin rezonans noktası olacaktır ve frekans, rezonans frekansı olarak ayarlanabilir.

Bu nedenle, bir seri rezonans devresinde, rezonans ne zaman meydana gelecektir?

XL = XC

veya ωL = 1 / ωC

burada ω = açısal frekans.

Ω değerini değerlendirmek bize şunu verir:

ω = ωo = 1 / √ LC, rezonans açısal frekansı olarak tanımlanır.

Bunu önceki denklemde değiştirerek ve ayrıca açısal frekansı (saniyede radyan cinsinden) frekansa (Hz) dönüştürerek sonunda şunu elde ederiz:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

İndüksiyon Isıtıcı Çalışma Bobini için Tel Boyutunun Hesaplanması

İndüksiyon ısıtıcının tank devresi için optimize edilmiş L ve C değerlerini hesapladıktan ve sürücü devresi için tam uyumlu frekansı değerlendirdikten sonra, iş bobininin ve kapasitörün mevcut taşıma kapasitesini hesaplama ve düzeltme zamanı gelmiştir.

Bir endüksiyonlu ısıtıcı tasarımına dahil olan akım büyük ölçüde büyük olabileceğinden, bu parametre göz ardı edilemez ve LC devresine doğru şekilde atanmalıdır.

Bir İndüksiyon teli boyutu için tel boyutlarını hesaplamak için formül kullanmak, özellikle yeni gelenler için biraz zor olabilir ve bu nedenle bu sitede, ilgilenen tüm hobilerin kullanabileceği özel bir yazılım etkinleştirilmiştir. doğru boyutta teli boyutlandırın indüksiyonlu ocak devreniz için.